DE975316C - Elektrischer Regler - Google Patents
Elektrischer ReglerInfo
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B5/00—Anti-hunting arrangements
- G05B5/01—Anti-hunting arrangements electric
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Description
(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 9. NOVEMBER 1961
S 7933 VIIIb j
Elektrischer Regler
(Ges. v. 15. 7. 51)
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Regler zur selbsttätigen Regelung beliebiger physikalischer
Größen, bei welchem ein der Abweichung der Regelgröße von ihrem Sollwert entsprechender Meßwert
über einen magnetischen Nullpunktverstärker den Regelungsvorgang anregt und zur Vermeidung von
Überregelungen und/oder Pendelungen eine den Verstärkungsgrad des Verstärkers beeinflussende Rückführung
vorgesehen ist, unter Verwendung einer auf die Kennliniensteilheit unter Erhaltung des Kennliniennullpunktes
einwirkenden Rückführung. Von besonderer Bedeutung ist die Erfindung für solche Regler, deren Stellglied sich mit konstanter Geschwindigkeit
in der einen oder der anderen Richtung bewegen kann, bei denen also der Meßwert aus einem
einfachen Kontaktsystem besteht, welches den einen oder den anderen Kontakt schließt, sobald der ihm
zugeführte Meßwert einen bestimmten Wert mit dem einen oder anderen Vorzeichen überschreitet.
Aufgabe der Erfindung ist es, für Regler der eingangs genannten Art eine Rückführung zu schaffen, welche
einen möglichst geringen zusätzlichen Aufwand erfordert und die Abmessungen des Reglers nicht
wesentlich vergrößert. Die Rückführung hat bei einem Regler bekanntlich den Zweck, Überregelungen
und Pendelungen des Regelvorganges zu vermeiden, welche ihren Ursprung in der Trägheit des Regelkreises
haben. Es ist in der Reglertechnik vielfach gebräuchlich, zum Zwecke der Rückführung den Sollwert des Reglers zu verstellen, sobald der Regelvorgang
angelaufen ist, und auf diese Weise den der Regelabweichung entsprechenden Meßwert auf NuE
zurückzuführen, obwohl zwischen dem wirklichen Sollwert und dem Istwert der Regelgröße noch eine Ab-
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•weichung besteht. Eine Änderung der Einstellung des
Sollwerteinstellers ist aber meist mit einfachen Mitteln nicht durchführbar. Man kann statt dessen auch den
Meßwert durch Herabsetzung der Empfindlichkeit des Fühlers verkleinern, beispielsweise dadurch, daß
man die Speisespannung einer Brückenschaltung, in welcher der Fühler liegt, vermindert. Dann sinkt der
Meßwert unter die Empfindlichkeitsgrenze des Meßwerkes, und der Regelvorgang hört auf, obwohl die
ίο Regelabweichung noch weiterbesteht. Auch diese Methode ist meist nur schwierig durchführbar. Es ist
dabei zu bedenken, daß die Rückführung entsprechend der Zeitkonstanten des Regelkreises nach einer bestimmten
Zeit wieder unwirksam gemacht werden muß, damit, nachdem sich die Regelung ausgewirkt
hat, die ursprüngliche Empfindlichkeit des Reglers wieder vorhanden ist.
Es ist nun eine Rückführung bekannt, bei der es mit relativ einfachen Mitteln und ohne Eingriffe in den
Sollwert-Istwert-Kreis gelingt, den Pendelungen entgegenzuwirken.
Die Rückführung wirkt hierbei auf eine Steuerwicklung eines Magnetverstärkers derart,
daß eine Parallelverschiebung der Kennlinie eintritt. Wenn es sich jedoch um einen Nullstromverstärker
handelt, so wird durch eine solche Parallelverschiebung ein Stück der Summenkennlinie der beiden
Verstärkerteile in der Umgebung des Nullpunktes eine andere Steilheit aufweisen als die äußeren Kennlinienabschnitte.
Es entsteht daher eine "Kennlinienverzerrung, welche in höchstem Maße unerwünscht ist,
bisher jedoch nicht vermeidbar schien.
Es ist ferner bekannt, bei Magnetverstärkern in einem Rückkopplungskreis Mittel zur selbsttätigen
Regelung der Rückkopplung im Sinne der Beeinfmssung des Verstärkungsfaktors vorzusehen und diese
Mittel in Abhängigkeit von den elektrischen Größen der Ausgangsenergie zu steuern. Hierzu kann entweder
ein nichtlinearer Widerstand im Rückkopplungskreis verwendet werden, oder man legt in diesen ein
Potentiometer, das auf mechanischem Wege in Abhängigkeit von der Ausgangsgröße des Verstärkers gesteuert
wird. Beispielsweise kann das Potentiometer parallel zu der Rückkopplungswicklung liegen, deren
Rückführwirkung beeinflußt werden soll. Die Erfindung gibt für magnetische Nullpunktverstärker
einen weit vorteilhafteren Weg an, eine auf die Kennliniensteilheit einwirkende Rückführung vorzusehen.
Hierbei ist es wesentlich, zur Vermeidung der oben geschilderten Kennlinienverzerrung die
einzelnen Kennliniennullpunkte zu erhalten und die Summenkennlinie gewissermaßen um ihren Nullpunkt
zu verdrehen.
Gemäß der Erfindung erhalten sämtliche Drosseln des magnetischen Nullpunktverstärkers über einen
allen Drosseln gemeinsamen Magnetkreisteil eine zusätzliche Gleichstromerregung, die, als Rückführung
ausgebildet, die Drosselkerne gleichsinnig vormagnetisiert.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß mit einer derartigen zusätzlichen Gleichstromerregung
gerade beim magnetischen Nullpunktverstärker das gewünschte Ziel auf einfache Weise und unter Vermeidung
von mechanischen Mitteln oder nichtlinearen Widerständen erreichbar ist. Die Erfindung bringt
größte Freizügigkeit in der speziellen Anwendung der von der Ausgangsgröße abhängigen Rückführung, da
der zusätzliche Gleichstromerregerkreis beliebig beschaltet werden kann.
Der magnetische Nullpunktverstärker, der zur Verarbeitung von positiven und negativen Regelabweichungen
erforderlich ist und dessen Ausgangsspannung je nach der Richtung der Regelabweichung
mit dem einen oder anderen Vorzeichen in Erscheinung tritt, ist bereits bekannt. Er besteht im wesentlichen
aus zwei Drosselgruppen, die durch den Steuergleichstrom in entgegengesetztem Sinne beeinflußt werden
und die zu einer Art Brückenschaltung zusammengeschaltet sind.
Die Wicklung für die zusätzliche Gleichstromerregung im Sinne der Erfindung kann an einem Kondensator
liegen, der bei Auslösung des Regelvorganges über einen Widerstand an eine Gleichspannung gelegt
wird und der sich nach Abschalten der Ladespannung über einen Widerstand entladen kann.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das
in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Es sei angenommen, daß es sich um die Regelung eines
Druckes an der Meßstelle M auf einen konstanten Wert handele. Zur Beeinflussung des Druckes dient
als Stellglied eine Drosselklappe 1, welche von dem Stellmotor 2 angetrieben wird. Als Fühler dient eine
Druckmeßdose 3, welche einen Widerstand 4 verstellt. Dieser Widerstand 4 ist mit einem gleichartigen, aber
willkürlich einstellbaren Widerstand 5 zu einer Brückenschaltung zusammengefaßt, so daß der
Widerstand 5 den Sollwerteinsteller bildet. Zwischen den Diagonalpunkten der Brücke wird dann als Meßwert
eine Spannung abgegriffen, welche der Abweichung des zu regelnden Druckes von dem an dem ioo
Widerstand 5 einstellbaren Sollwert entspricht und zusammen mit dieser Abweichung durch Null hindurchgeht.
Dieser Meßwert wird einem magnetischen Nullpunktverstärker zugeführt, welcher aus den
beiden Drosselpaaren 8 und 8' besteht. Die Wechselstromwicklungen 10 und 10' der beiden Drosselpaare
werden über einen Transformator 22 aus dem Wechselstromnetz 30 gespeist. Die Steuerwicklungen
der Drosselpaare, denen die zwischen den Punkten 6 und 7 auftretende Brückenspannung zugeführt wird,
sind mit 9 und 9' bezeichnet. Diesen Wicklungen wird außerdem über den Hilfsgleichrichter 23 noch ein
konstanter Gleichstrom zugeführt, und zwar so, daß der konstante Gleichstrom dem von der Brückenschaltung
gelieferten Gleichstrom in dem einen Drosselpaar gleich-, in dem anderen Drosselpaar entgegengerichtet
ist.
Eine Zunahme der Meßspannung bedeutet also in dem einen Drosselpaar eine Verstärkung, in dem
anderen eine Schwächung des Steuergleichstromes.
Die den Wicklungen 10 bzw. 10' der beiden Drosselpaare
zugeführten Wechselströme werden in den Hufsgleichrichtern 11 und 11' gleichgerichtet. Die
Differenz der gleichgerichteten Ströme durchfließt die Erregerwicklung eines als Meßwerk dienenden
polarisierten Relais 13 und den Widerstand 20. An
diesem Widerstand 20 liegen hintereinandergeschaltet die Wicklungen 12 und 12', welche als Rückkopplungswicklungen für die Verstärkerdrosseln dienen. Je nach
der Richtung der Spannung, die an dem Widerstand 20 auftritt, wird durch die Rückkopplungswicklung die
Gleichstromerregung in dem einen Drosselpaar verstärkt, in dem anderen geschwächt.
Allen Drosseln des Verstärkers gemeinsam ist nun noch die Erregerwicklung 18 vorgesehen, welche auf
einem besonderen Joch untergebracht ist. Die Anordnung kann dabei zweckmäßig so getroffen sein, wie
es in Fig. 2 dargestellt ist. Hier ist das Joch 24, welches die gemeinsame Erregerwicklung 18 trägt,
U-förmig ausgebildet, und zwischen seinen Schenkeln sind die vier Drosselkerne des magnetischen Verstärkers
übereinander angeordnet.
Zum besseren Verständnis der Schaltung nach Fig. 1 und der Wirkungsweise des magnetischen Verstärkers
sei auf dessen einzelne Stromkreise noch näher eingegangen. Die Wechselstromwicklungen 10 und 10' der
beiden Drosselspulenpaare 8 bzw. 8' werden über den Transformator 22 aus dem Wechselstromnetz 30 über
je eine besondere, jedoch nicht näher bezeichnete Sekundärwicklung dieses Transformators gespeist. Die
Wechselstromwicklungen 10 sowie die Wicklungen 10' sind jeweils in Reihe geschaltet und über die Ventilanordnungen
11 bzw. 11' und die Erregerwicklung des Relais 13 an die verschiedenen Sekundärwicklungen
des Transformators 22 angeschlossen. Der Stromkreis der Steuerwicklungen 9 und 9' hat folgenden Verlauf:
Punkt 6 der Brückenschaltung, Steuerwicklungen 9', Steuerwicklungen 9, Punkt 7 der Brückenschaltung.
Parallel zu den Punkten 6 und 7 liegen zwei nicht näher bezeichnete Widerstände. An dem Verbindungspunkt
dieser Widerstände einerseits und dem Verbindungspunkt der Steuerwicklungen 9 und 9' andererseits
wird über den Hilfsgleichrichter 23 die oben bereits erwähnte konstante Hilfsgleichspannung in den Steuerwicklungskreis
eingespeist. Der Hilfsgleichrichter 23 ist eingangsseitig an das Wechselstromnetz 30 angeschlossen.
Die Rückkopplungswicklungen 12 und 12' bilden eine Reihenschaltung und liegen parallel an
dem Widerstand 20, der seinerseits mit der Erregerwicklung des polarisierten Relais 13 in Reihe liegt.
Der Stromkreis der Schütze 14 und 15 verläuft von
— (Minus) über den Kontakt des polarisierten Relais 13, und zwar je nach dessen Kontaktstellung
entweder über die Erregerwicklung des Schützes 14 oder die Erregerwicklung des Schützes 15 nach -f
(Plus).
Das polarisierte Relais 13 schaltet, je nachdem, ob es seinen rechten oder linken Kontakt schließt, ein
Schütz 14 oder 15 ein, wodurch der Stellmotor 2 für Rechts- oder Lirikslauf in Betrieb gesetzt wird. Die
Schütze 14 und 15 sind mit Hilfskontakten versehen, welche beim Schließen des Schützes den Kondensator
16 über einen Widerstand 17 an das Gleichspannungsnetz
21 legen. Der Kondensator 16 liegt parallel zu der gemeinsamen Gleichstromerregerwicklung
18 der Verstärkerdrosseln, so daß, einige Zeit, nachdem das Relais 13 angesprochen hat, der
Verstärkungsgrad des Verstärkers infolge Ansteigens des Erregerstromes in der Wicklung 18 so weit herabgesetzt
wird, daß das Relais 13 seinen Kontakt wieder
öffnet. Die Wirkungsweise der Gleichstromerregerwicklung 18 ist dadurch zu erklären, daß durch eine
zusätzliche Vormagnetisierung aller Drosselkerne im gleichen Sinn zwar der induktive Widerstand aller
Drosseln verkleinert wird; dies geschieht aber in verschieden starkem Maße: Die Drossel, die schon
eine Vormagnetisierung durch die Steuer- und Rückkopplungswindungen 9 und 12 erhalten hat, wird
durch die zusätzliche Vormagnetisierung durch die Wicklung 18 nur wenig weiter geöffnet. Die Drosselspulen
der anderen Gruppe dagegen, für die sich die Magnetisierungen 9' und 12' praktisch aufgehoben
hatten und die daher ein Maximum der Induktivität aufweisen, werden durch die Wicklung 18 erheblich
stärker geöffnet. Da an der Bürde, nämlich der Wicklung des Relais 13, die Differenz der Ausgangsspannungen
der beiden Magnetverstärkergruppen zur Wirkung kommt, wird die Differenz durch die zusätzliche
Vormagnetisierung der Wicklung 18 kleiner, d. h., der Verstärkungsgrad des gesamten Magnetverstärkers
wird kleiner, ohne daß eine Nullpunktverschiebung auftritt. Die Verstärkerkennlinie wird
durch diese Maßnahme flacher, und die maximalen Ausgangsspannungen werden in beiden Richtungen
kleiner. Dann fällt auch das betreffende Schütz 14 bzw. 15 ab. Der Ladestromkreis des Kondensators 16
wird unterbrochen, und der Kondensator entlädt sich über den einstellbaren Widerstand 19. Der Gleichstrom
in der Wicklung 18 verschwindet wieder, bis schließlich der Verstärker seinen ursprünglichen Verstärkungsgrad
wieder erreicht hat und das Relais 13 von neuem anspricht, wenn die Regelabweichung noch
nicht beseitigt ist. Änderungen der Spannung des Wechselstromnetzes 30 haben ebenso wie Spannungsänderungen im Gleichstromnetz 21 nur einen praktisch
vernachlässigbaren Einfluß auf die Empfindlichkeit der Regelung, während die Nulleinstellung und damit
der Sollwert voll erhalten bleibt.
Claims (3)
1. Elektrischer Pegler, bei welchem ein der Abweichung
der Regelgröße von ihrem Sollwert entsprechender Meßwert über einen magnetischen
Nullpunktverstärker den Regelungsvorgang anregt und zur Vermeidung von Überregelungen und/oder
Pendelungen eine den Verstärkungsgrad des Verstärkers beeinflussende Rückführung vorgesehen
ist, unter Verwendung einer auf die Kennliniensteilheit unter Erhaltung des Kennliniennullpunktes
einwirkenden Rückführung, dadurch ge- kennzeichnet, daß sämtliche Drosseln des Nullpunktverstärkers
über einen allen Drosseln gemeinsamen Magnetkreisteil eine zusätzliche Gleichstromerregung
erhalten, die, als Rückführung ausgebildet, die Drosselkerne gleichsinnig vormagnetisiert.
2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Gleichstromerregung
über eine Gleichstromwicklung erfolgt, die an einem Kondensator liegt, der bei Auslösung des
Regelvorganges an eine Gleichspannung gelegt
wird und der sich nach Abschalten der Ladespannung über einen Widerstand entladen kann.
3. Regler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselkerne übereinander
zwischen den Schenkeln eines U-förmigen Magnetkernes liegen, der die zusätzliche Erregerwicklung
trägt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 622 971, 746 949;
USA.-Patentschriften Nr. 2 309 156, 2 227 992, 2247166, 2287754, 2287755;
britische Patentschnften Nr. 446 790, 489 271 ;
»Wissenschaftliche Veröffentlichungen aus dem Siemens-Konzern«, Jg. 1940, S. 226 bis 260.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 109 712/30 11.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DES7933D DE975316C (de) | 1945-03-28 | 1945-03-28 | Elektrischer Regler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DES7933D DE975316C (de) | 1945-03-28 | 1945-03-28 | Elektrischer Regler |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE975316C true DE975316C (de) | 1961-11-09 |
Family
ID=7472590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DES7933D Expired DE975316C (de) | 1945-03-28 | 1945-03-28 | Elektrischer Regler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE975316C (de) |
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- 1945-03-28 DE DES7933D patent/DE975316C/de not_active Expired
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